壓力管道標(biāo)準(zhǔn)及管道等級表2023.7

壓力管道標(biāo)準(zhǔn)及管道等級表〔講座提綱〕全國壓力管道標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會岳進(jìn)才Email:2023.05目錄1壓力管道工程標(biāo)準(zhǔn)1.1綜述1.2常見根底性工程標(biāo)準(zhǔn)1.3工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1.4ASMEB31.3標(biāo)準(zhǔn)解讀1.5GB/T20801標(biāo)準(zhǔn)解讀2管道等級表2.1綜述2.2管道等級表2.3其它3管道材料選用3.1材料的根本性能3.2常用材料類型及特點(diǎn)3.3高溫對材料選用的影響3.4低溫對材料選用的影響3.5介質(zhì)對材料選用的影響3.6材料選用原那么4管道組成件壓力設(shè)計(jì)4.1載荷類型4.2許用應(yīng)力及強(qiáng)度準(zhǔn)那么4.3標(biāo)準(zhǔn)管道組成件4.4非標(biāo)準(zhǔn)管道組成件5管道組成件型式及選用5.1連接型式及選用5.2鋼管5.3管件及分支接頭5.4法蘭及法蘭接頭6閥門選用6.1閥型選用根本原那么6.2常用關(guān)斷閥的特點(diǎn)及應(yīng)用6.3常用閥門的屬性參數(shù)選用1壓力管道工程標(biāo)準(zhǔn)1.1綜述標(biāo)準(zhǔn)體系標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)成：指令性標(biāo)準(zhǔn)〔法規(guī)〕，根底性工程標(biāo)準(zhǔn)，單項(xiàng)或行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)，工程工程規(guī)定，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。1〕指令性標(biāo)準(zhǔn)〔法規(guī)〕：法定，強(qiáng)制性；技術(shù)治理性；適用范圍〔監(jiān)管范圍，包括了設(shè)計(jì)、摘購、制造、建造、使用、維修和改造〕。國內(nèi)外的差異。典型代表：PED97/23，PressureEquipmentDirective；TSGD0001壓力管道平安技術(shù)監(jiān)察規(guī)程工業(yè)管道。2〕根底性工程標(biāo)準(zhǔn)：與指令性標(biāo)準(zhǔn)相比：推舉性/非唯一性，用戶負(fù)責(zé)制；技術(shù)性；建造標(biāo)準(zhǔn)。與行業(yè)或工程工程標(biāo)準(zhǔn)相比：通用性：適用范圍廣，不針對特定行業(yè)；根底性：系統(tǒng)性要求，最低要求，不能代替設(shè)計(jì)手冊。強(qiáng)調(diào)：符合標(biāo)準(zhǔn)要求而出現(xiàn)問題，仍由設(shè)計(jì)者負(fù)責(zé)；平安性：平安標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)險(xiǎn)控制。典型代表：ASMEB31系列；GB/T20801系列。3〕單項(xiàng)或行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)：針對特定的介質(zhì)環(huán)境或針對特定的行業(yè)而給出的更有針對性、更詳細(xì)的工程規(guī)定。一般情況下，是根底性工程標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充和細(xì)化。典型代表：NACEMR0175，油田設(shè)備用抗硫化裂紋的金屬材料；API941，石油化工廠高溫臨氫用鋼；SH3059，石油化工管道設(shè)計(jì)器材選用規(guī)定；GB50030，氧氣站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。4〕工程工程規(guī)定：比單項(xiàng)的工程標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)更有針對性，規(guī)定更詳細(xì)。一般情況下，是根底性工程標(biāo)準(zhǔn)和單項(xiàng)或行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充和細(xì)化。典型代表：各工程公司或設(shè)計(jì)院/所針對具體工程的工程規(guī)定。5〕工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：為實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化工程建造而設(shè)置的支持性標(biāo)準(zhǔn)。包括產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)踐方法。詳見節(jié)。1.1.24+1層級，魚頭、魚骨、魚刺與魚肉的關(guān)系指令性標(biāo)準(zhǔn)〔法規(guī)〕為魚頭，針對重要的方面給出強(qiáng)制性要求，不能突破。根底性工程標(biāo)準(zhǔn)為魚骨，框架性規(guī)定，最低平安規(guī)那么。單項(xiàng)或行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)、工程工程規(guī)定為魚刺，依附于根底性工程標(biāo)準(zhǔn)而給出的更具體的要求，是根底性工程標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充和細(xì)化。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是魚肉，與上述的工程標(biāo)準(zhǔn)一起構(gòu)成整個工程標(biāo)準(zhǔn)體系。1.1.3應(yīng)用現(xiàn)狀1〕對工程標(biāo)準(zhǔn)層級的認(rèn)識缺乏：期望根底性工程標(biāo)準(zhǔn)包羅單項(xiàng)/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工程規(guī)定的內(nèi)容。2〕將指令性標(biāo)準(zhǔn)和根底性工程標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍混淆。3〕將根底性工程標(biāo)準(zhǔn)、單項(xiàng)/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)視為指令性標(biāo)準(zhǔn)。4〕多版本同層級的工程標(biāo)準(zhǔn)并存現(xiàn)狀，同時也造成引用標(biāo)準(zhǔn)時的困惑及由此產(chǎn)生的問題。5〕由于行業(yè)格局及部門利益問題，造成產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)及由此帶來的應(yīng)用困惑，同時又都不完善。1.2常見根底性工程標(biāo)準(zhǔn)1.2.1ASMEB31.3管道標(biāo)準(zhǔn)ASMEB31.3標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用廣泛，影響較大，很多其它類似的標(biāo)準(zhǔn)等效摘用了該標(biāo)準(zhǔn)，或直接引用并加以修訂和補(bǔ)充。見后面所述。ASMEB31.3是ASMEB31系列標(biāo)準(zhǔn)中的一個，其它標(biāo)準(zhǔn)表列如下：B31.1PowerPiping/動力管道；B31.2FuelGasPiping/燃?xì)夤艿?；B31.3ProcessPiping/工藝管道；B31.4PipelineTansportationSystemforLiquidhydrocarbonsandotherLiquids/烴類、液態(tài)石油氣、無水氨和酒精的液體輸送管道系統(tǒng)；B31.5RefrigerationPipingandHeatTransferComponents/制冷管道和傳熱組件；B31.6化工廠管道〔從未出版〕；B31.7核管道〔移入ASME鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)第III卷〕；B31.8GasTransmissionandDistributionPipingSystems/天然氣輸送和分配管道系統(tǒng)；B31.9BuildingServicesPiping/建筑用管道；B31.10深冷管道〔從未出版〕；B31.11SlurryTransportationPipingSystems/漿液管道。B31.12HydrogenPipingSystemCode/氫用管道系統(tǒng)和管道。其中，B31.3是根底標(biāo)準(zhǔn)，其它是特例。在適用范圍上給出了銜接點(diǎn)。對于B31系列標(biāo)準(zhǔn)，各標(biāo)準(zhǔn)由不同類型的專家編制，因此各標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)格和內(nèi)容安排并不盡相同。1.2.2GB/T20801及系列標(biāo)準(zhǔn)GB/T20801標(biāo)準(zhǔn)是由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局特種設(shè)備平安監(jiān)察局治理、全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會壓力管道分技術(shù)委員會負(fù)責(zé)組織編寫的壓力管道根底性工程標(biāo)準(zhǔn)，與壓力管道技術(shù)平安監(jiān)察工程配套的技術(shù)性支持標(biāo)準(zhǔn)。按照壓力管道平安治理與監(jiān)察規(guī)定對壓力管道的劃分〔GA類、GB類、GC類、GD類〕，也對應(yīng)編制了四個壓力管道工程標(biāo)準(zhǔn)。分別是：GB/T20801壓力管道標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)管道。2023年已公布實(shí)施；GB/T(20802)壓力管道標(biāo)準(zhǔn)動力管道。2023年10月已提交報(bào)批稿；GB/T(20803)壓力管道標(biāo)準(zhǔn)長輸管道。2023年10月已提交終審稿；GB/T(20804)壓力管道標(biāo)準(zhǔn)公用管道。2023年3約已提交提綱稿。其中，GB/T20801是根底標(biāo)準(zhǔn)，其它是特例。在適用范圍上給出了銜接點(diǎn)。特種設(shè)備平安法。監(jiān)管范圍可能會縮小〔比方，DN150及以上管道〕。ISO15649石油及天然氣工業(yè)管道類似于ASMEB31.3和GB/T20801，但該標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容較少，明確指明引用了B31.3，是B31.3的補(bǔ)充。特點(diǎn)：對管道布置給出了原那么性要求。ISO15649共有5個章節(jié)和2個附錄：適用范圍：適用于石油化工生產(chǎn)裝置。與ASMEB31.3一起用。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：ASMEB31.3。術(shù)語和定義：給出了化工廠、承壓管道等常用名詞解釋共19個。金屬管道：分9節(jié)，分別對責(zé)任、材料、平安措施、放空與排凝、設(shè)計(jì)條件、管道布置、埋地管道、腐蝕等進(jìn)行了原那么性規(guī)定。非金屬管道或非金屬襯里管道：分2節(jié)，分別對設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)根本原那么進(jìn)行了規(guī)定。附錄A管道布置：對管道布置提出了原那么要求。附錄B埋地管道：對埋地管道設(shè)計(jì)提出了原那么要求。EN13480工業(yè)金屬管道類似于ASMEB31.3和GB/T20801。結(jié)構(gòu)和內(nèi)容含量與B31.3相似，很多規(guī)定也相同，但也存在一些明顯的差異。特點(diǎn)：是一個可以與B31.3分庭抗禮的根底性工程標(biāo)準(zhǔn)。與GB/T20801類似，有6個分項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)組成：EN13480.1工業(yè)金屬管道一般規(guī)定EN13480.2工業(yè)金屬管道材料EN13480.3工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)和計(jì)算EN13480.4工業(yè)金屬管道預(yù)制與安裝EN13480.5工業(yè)金屬管道檢查和試驗(yàn)EN13480.6工業(yè)金屬管道埋地管道的附加要求EN13480與ASMEB31.3差異的典型例子：管道分級，材料的許用應(yīng)力，承壓管道組成件的壓力計(jì)算。前瞻性技術(shù)：三大類14種失效模式的評定舉例：三大類14種失效模式第I類：短期失效模式I-1：脆性斷裂；I-2：韌性斷裂；I-3：超量變形引起的接頭泄露；I-4：超量局部應(yīng)變引起的裂紋形成或韌性撕裂；I-5：彈性、塑性或彈塑性失穩(wěn)〔垮塌〕；第II類：長期失效模式II-1：蠕變斷裂；II-2：蠕變引起的機(jī)械接頭超量變形或過大的載荷轉(zhuǎn)移；II-3：蠕變失穩(wěn)；II-4：磨蝕和腐蝕；II-5：環(huán)境助長開裂。如應(yīng)力腐蝕開裂，氫致開裂；第III類：循環(huán)失效模式III-1：擴(kuò)展性塑性變形；III-2：交替塑性；III-3：彈性應(yīng)變疲勞〔中、高周疲勞〕和彈塑性應(yīng)變疲勞〔低周〕；III-4：環(huán)境助長疲勞。1.3工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1.3.1產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)包括尺寸標(biāo)準(zhǔn)、制造標(biāo)準(zhǔn)、材料標(biāo)準(zhǔn)等。1〕尺寸標(biāo)準(zhǔn)尺寸標(biāo)準(zhǔn)體系，兩個根底尺寸標(biāo)準(zhǔn)〔管子和法蘭〕，大外徑系列和小外徑系列，PN系列〔歐式〕和CLASS系列〔美式〕。尺寸標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀，ASME與GB的異同，兼容性。舉例：管子外徑和壁厚尺寸，法蘭螺栓孔尺寸，55°錐管螺紋和60°錐管螺紋。常用尺寸標(biāo)準(zhǔn)見表1.3表-1常用管道組成件尺寸標(biāo)準(zhǔn)“大外徑系列〞/CLASS系列“小外徑系列〞/PN系列SH標(biāo)準(zhǔn)體系GB標(biāo)準(zhǔn)體系A(chǔ)NSI標(biāo)準(zhǔn)體系JB標(biāo)準(zhǔn)體系HG標(biāo)準(zhǔn)體系一般管道SH/T3405GB/T17395ANSIB36.10ANSIB36.19?HG20553長輸管道GB/T9711.1GB/T9711.1API5L管件SH/T3408SH/T3409SH/T3410GB/T14626GB/T12459?GB/T13401?GB/T14383?GB/T14626ANSIB16.9ANSIB16.11ANSIB16.28GB/T12459?GB/T13401?GB/T14383?HG/21634HG/21635HG/21631HG/21632法蘭SH/T3406GB9112～GB9131ANSIB16.5JB/T74～86HG20592～HG20605墊片SH/T3401SH/T3402SH/T3403SH/T3407GB4622.1～2ANSIB16.20ANSIB16.21JB/T87JB/T88JB/T89JB/T90HG20606～HG20612緊固件SH/T3404GB5780～GB5782GB41GB6170ANSIBANSIBGB5780～GB5782GB41GB6170HG20613～HG20614閥門API600API602API603API608API609API594GB/T12232～GB/T12247?API600API602API603API608API609API594JB系列?JB系列?其它尺寸標(biāo)準(zhǔn)MSSSP-95MSSSP-97MSSSP-48注：?GB標(biāo)準(zhǔn)體系的管子管件標(biāo)準(zhǔn)原來是借助于SHJ405進(jìn)行定義的，目前SHJ405已被修訂成SH/T3405，而且定義已作了改變。因此，GB系列管件標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)作相應(yīng)修訂才能使用；此處應(yīng)為該標(biāo)準(zhǔn)的A系列。?同?。此處應(yīng)為該標(biāo)準(zhǔn)的B系列。?GB/T12232～GB/T12247目前尚存在較多問題，實(shí)際上并沒有推廣應(yīng)用，它可用相應(yīng)的API標(biāo)準(zhǔn)取代。?JB系列指原來的JB系列閥門標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在大多數(shù)閥門制造廠仍按該系列閥門標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。?這里僅列出了主要的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，不是全部標(biāo)準(zhǔn)。2〕制造標(biāo)準(zhǔn)和材料標(biāo)準(zhǔn)中國制造標(biāo)準(zhǔn)和材料標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀/ASME與GB應(yīng)用工程材料的異同：政出多頭，各自為政，例如鋼管、閥門、板材、鍛件標(biāo)準(zhǔn)；配套性差，例如缺少中高溫焊管、螺栓、對焊管件制造標(biāo)準(zhǔn)；碳鋼的低溫限制；標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)密性和生產(chǎn)的隨意性；閥門鑄件和不銹鋼材料靠近了ASTM材料，但配套標(biāo)準(zhǔn)沒有跟上，等效和等同的問題。舉例：國產(chǎn)低溫碳鋼材料。管道材料的進(jìn)展：生產(chǎn)方法帶來的影響，AOD/VOD精煉技術(shù)的應(yīng)用，GB150對硫、磷要求的提高，超低碳不銹鋼的應(yīng)用；新材料的開發(fā)，舉例：347AP，P92。常用管道組成件制造標(biāo)準(zhǔn)見表-2。表-2常用管道組成件制造標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品名稱國標(biāo)材料ASTM材料說明碳鋼無縫鋼管GB/T8163，GB3087，GB9948，GB6479，GB5310ASTMA53，A106非等效長輸專用無縫和焊接鋼管GB/T9711.1，GB/T9711.2API5L等效焊接碳鋼鋼管〔無〕ASTMA671，A672〔無對應(yīng)〕低溫?zé)o縫鋼管GB/T18984ASTMA333非等效合金鋼無縫鋼管GB9948，GB6479，GB5310ASTMA335，A213非等效合金鋼焊管〔無〕ASTMA691〔無對應(yīng)〕不銹鋼無縫鋼管GB/T14976ASTMA312等效不銹鋼焊管GB/T12771ASTMA358等效碳鋼及合金鋼管件〔GB12459〕ASTMA234〔無對應(yīng)〕低溫碳鋼管件〔無〕ASTMA420〔無對應(yīng)〕不銹鋼管件〔GB12459〕ASTMA403〔無對應(yīng)〕碳鋼鍛件JB4726，NB/T47008ASTMA105非等效低溫碳鋼鍛件JB4727，NB/T47009ASTMA350非等效合金鋼鍛件JB4726，NB/T47008ASTMA182非等效不銹鋼鍛件JB4728，NB/T47010ASTMA182等效碳鋼板材GB713ASTMA515非等效低溫碳鋼板材GB3531ASTMA516非等效合金鋼板材GB713ASTMA387非等效不銹鋼板材GB24511ASTMA240等效碳鋼鑄件GB12229ASTMA216等效低溫碳鋼鑄件JB7248ASTMA352等效合金鋼鑄件JB5263ASTMA217等效不銹鋼鑄件GB12230ASTMA351等效常規(guī)螺栓材料〔無〕ASTMA193/A194〔無對應(yīng)〕低溫螺栓材料〔無〕ASTMA320〔無對應(yīng)〕3〕產(chǎn)品制造的幾個深層次問題關(guān)于非金屬夾雜物：不可防止，對金屬基體的割裂，微觀空隙，裂紋起裂源，對二次變形加工的影響。非金屬夾雜物等級的應(yīng)用。舉例：氫介質(zhì)環(huán)境下非金屬夾雜物的影響；管件成型時的開裂。關(guān)于剩余元素和雜質(zhì)元素：產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)一般不給出剩余元素和局部雜質(zhì)元素的限制，舉例說明剩余元素和局部雜質(zhì)元素對金屬材料性能的影響：釩對碳鋼性能的影響，銅對不銹鋼性能的影響。關(guān)于金屬晶粒度：冶金理論，高溫下自動長大的特性，對金屬材料性能的影響。舉例：常用變形加工金屬材料的精度級別及應(yīng)用。關(guān)于承壓金屬部件的外表缺陷：常見缺陷類型〔imperfection和defect的差異〕及分類，缺口敏銳效應(yīng)。舉例：常見外表缺陷控制的工程例子。關(guān)于承壓金屬部件的外表缺陷：常見缺陷類型，客觀存在，缺陷的穩(wěn)定與開展，無損檢驗(yàn)。舉例：某裝置用不銹鋼焊管的摘購要求與現(xiàn)場檢驗(yàn)要求的沖突。關(guān)于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的最低要求：標(biāo)準(zhǔn)編制者不知道產(chǎn)品的介質(zhì)應(yīng)用環(huán)境，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不解決特殊介質(zhì)環(huán)境的特殊要求。舉例，上述剩余元素和雜質(zhì)元素的影響，材料的高溫性能。關(guān)于質(zhì)量治理：資質(zhì)與過程控制，ISO9001的內(nèi)涵：做你所寫的，寫你所做的。舉例：國內(nèi)外配管設(shè)計(jì)規(guī)定的差異。關(guān)于生產(chǎn)細(xì)節(jié)：型式試驗(yàn)，過程控制。舉例：不銹鋼材料的酸洗。上述問題與摘購技術(shù)要求有關(guān)，與制造商選擇有關(guān)。1.3.2實(shí)踐方法包括檢驗(yàn)方法、焊接規(guī)定、熱處理規(guī)定等配套標(biāo)準(zhǔn)。1〕檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)方法涉及到化學(xué)成分檢驗(yàn)方法及規(guī)定、機(jī)械性能檢驗(yàn)方法及規(guī)定、金相分析規(guī)定、腐蝕試驗(yàn)方法、各種無損檢驗(yàn)方法及規(guī)定等?；瘜W(xué)分析分金屬元素和非金屬元素等測定方法，測定誤差，產(chǎn)品分析和熔煉分析。機(jī)械性能除常規(guī)拉伸試驗(yàn)，還包括硬度檢驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)等。延伸率的標(biāo)準(zhǔn)值。無損檢驗(yàn)分鍛件、板材、鋼管、鑄件等，方法和判定指標(biāo)不同。舉例見表。表常見檢驗(yàn)方法舉例名稱國標(biāo)ASTM說明化學(xué)成分GB/T222ASTMA751非等效機(jī)械性能GB2975ASTM370非等效金屬晶粒度檢驗(yàn)GB/T6394ASTME112等效非金屬夾雜物檢驗(yàn)GB/T10561ASTME45等效晶間腐蝕試驗(yàn)GB4334ASTMA262非等效超聲波檢驗(yàn)JB4730ASTMA388/E213非等效射線檢驗(yàn)JB4730MSSSP-54非等效磁粉檢驗(yàn)JB4730ASTME709/A275非等效著色檢驗(yàn)JB4730ASTME165非等效2〕焊接規(guī)定最典型的焊接規(guī)定是焊接評定。例如ASMEIV和JB4708?！财渌浴?.4ASMEB31.3標(biāo)準(zhǔn)解讀綜述如前所述的特性：推舉性/非唯一性，用戶負(fù)責(zé)制；技術(shù)性；建造標(biāo)準(zhǔn)；通用性；根底性，最低要求；平安性。與EN標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別：ASME的特點(diǎn)是通過引入系數(shù)而簡化設(shè)計(jì)，EN標(biāo)準(zhǔn)那么是盡可能計(jì)入各種影響因素。不包括管道布置。第一章應(yīng)用范圍和定義關(guān)注不管轄的范圍，其它標(biāo)準(zhǔn)沒有明確管轄的管道均可參考。原名稱為石油化工廠管道標(biāo)準(zhǔn)，2002版后改為工藝管道，適用范圍有所擴(kuò)展。關(guān)注管道分類，實(shí)際上隱含了四種分類：D類流體，M類流體，介于D類和M類之間的流體，K類流體。劇烈循環(huán)工況。第二章設(shè)計(jì)1〕301.3.1設(shè)計(jì)最低溫度。預(yù)期工況中的最低溫度。舉例：環(huán)境溫度的考慮〔位移應(yīng)力〕。2〕301.4～301.11條。對可能出現(xiàn)的影響因素給出了提示性的規(guī)定，沒有工程體會的人不容易理解，很重要，但容易被無視。舉例：流體膨脹的問題，防凍問題。3〕302.2壓力溫度設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么。三種情況：具有壓力額定值的表列組件，沒有壓力額定值的表列組件，非表列組成件，著名的304.7.2條〔見下文〕。舉例：沒有壓力額定值的表列組件的壓力等級的定義。4〕302.3許用應(yīng)力和其它應(yīng)力的限制。四個根本系數(shù)〔抗拉強(qiáng)度/3.0，屈服強(qiáng)度/1.5，10萬小時蠕變延伸率為1%的平均應(yīng)力/1.0，10萬小時斷裂平均應(yīng)力/1.5〕。5〕304組件的壓力設(shè)計(jì)。除管子以外，其它應(yīng)用于非標(biāo)管道組成件設(shè)計(jì)，也可作為標(biāo)準(zhǔn)管道組成件的設(shè)計(jì)依據(jù)。支管補(bǔ)強(qiáng)，僅給出來等面積補(bǔ)強(qiáng)方法。沒有給壓力面積法計(jì)算方法。沒有大小頭的計(jì)算方法。沒有疲勞設(shè)計(jì)方法。304.7.2非表列組件：類比法，試驗(yàn)應(yīng)力分析法，驗(yàn)證試驗(yàn)方法，詳細(xì)應(yīng)力分析法。6〕305～318流體工況對管道組成件及接頭的要求。針對不同的流體工況，對各種管道組成件及接頭提出了各種應(yīng)用限制。最低要求。7〕319～321柔性和支架管系應(yīng)力分析。屬管道機(jī)械專業(yè)。略。8〕322特殊管道系統(tǒng)。儀表管道。略。第三章材料1〕323.1材料和技術(shù)條件四種情況：表列材料，認(rèn)可；非表列材料，有條件認(rèn)可；牌號不明材料，不認(rèn)可；回收材料，有條件認(rèn)可。2〕323.2.1溫度上限應(yīng)正確理解溫度上限的概念，與323.2.4一起解讀。腐蝕影響，蠕變，剛度，工程意義。舉例：304L/316L奧氏體不銹鋼的溫度上限〔1500°F/3〕323.2.2溫度下限碳鋼材料的溫度下限是變化的，與厚度、結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平有關(guān)；所謂的下限溫度是可以突破的，需要進(jìn)行評定；注意免除沖擊試驗(yàn)的條件，對于厚壁碳鋼材料，即使使用溫度高于零度，也要進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。4〕323.3沖擊試驗(yàn)方法和驗(yàn)收準(zhǔn)那么沖擊試驗(yàn)溫度降低值，小尺寸試樣。橫向膨脹量，沖擊功與強(qiáng)度指標(biāo)有關(guān)。5〕323.5材料在使用中的變質(zhì)原那么規(guī)定，與附錄F一起解讀，幾乎不涉及腐蝕問題。第四章管道組成件及尺寸/應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系，定義管道系統(tǒng)的外徑、壁厚系列、公稱壓力等級、額定壓力值、連接尺寸等。表列組件標(biāo)準(zhǔn)和非表列組件標(biāo)準(zhǔn)，給其它配套標(biāo)準(zhǔn)開口。匹配性。舉例：BS閥門標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。詳見節(jié)。第五章制作、裝配和安裝328焊接：無值得關(guān)注的說明。GB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的更細(xì)。330預(yù)熱：無值得關(guān)注的說明。331熱處理：應(yīng)注意是最低要求。332彎曲與成型：無值得關(guān)注的說明。第六章檢驗(yàn)、檢查和試驗(yàn)1〕Inspection,Examination,Test的區(qū)別。Inspection：Activitycarriedoutbypersonsindependentofproductiontoverifythattheresultsofthetestingandexaminationsconformtospecificrequirements.Examination：Assessmentcarriedouttodetermineorverifytheacceptabilityofacomponent,systemordocument.Test：Physicalactivity(destructiveornon-destructive)carriedoutinaccordancewithadefinedprocedurewhichprovidesanobjectiveassessmentsofacharacteristicofacomponentorsystem.2〕341.4要求檢查的范圍341.4.1～341.4.1：常規(guī)要求檢查，對于除D類、劇烈循環(huán)條件流通工況以外，抽查5%；D類，僅目視檢查；劇烈循環(huán)條件，100%無損檢驗(yàn)。檢驗(yàn)范圍應(yīng)由工程公司或業(yè)主確定。3〕345試驗(yàn)無值得關(guān)注的說明。其它章節(jié)第七章非金屬管道和非金屬襯里管道：略。第八章M類流體工況管道：根據(jù)M類流體工況特點(diǎn)，增加一些附加要求。內(nèi)容略。第九章高壓〔K類流體工況〕管道：疲勞的影響成需要計(jì)入的因素。略。1.5GB/T20801標(biāo)準(zhǔn)解讀1.5.1綜述等效ASMEB31.3，但結(jié)合國情進(jìn)行了外鄉(xiāng)化修改。GB/T20801與ASMEB31.3的差異見下面各局部。1.5.2第一局部應(yīng)用范圍和定義1〕管轄范圍比ASMEB31.3更標(biāo)準(zhǔn)，表達(dá)在：ASMEB31.3主要對工藝管道做出了規(guī)定，適用于生產(chǎn)裝置，而GB/T20801對工業(yè)管道做出了規(guī)定，原那么上其它標(biāo)準(zhǔn)不管轄的，都可以使用GB/T20801。關(guān)注不管轄的范圍，其它標(biāo)準(zhǔn)沒有明確管轄的管道均可參考。GA、GB、GC、GD的管轄范圍劃分。舉例：動力管道/四大管道，長輸管道/站內(nèi)管道。2〕內(nèi)容與B31.3相比，不含高壓管道〔K類〕和非金屬管道。不含銅及銅合金材料。3〕關(guān)注管道分類3個等級：GC1〔一局部相當(dāng)于B31.3中的M類流體，一局部為介于D類和M類之間的流體〕、GC2〔相當(dāng)于B31.3中的介于D類和M類之間的流體〕、GC3〔相當(dāng)于B3.3中的局部D類流體〕。同時也包括了劇烈循環(huán)工況。4〕管轄范圍與壓力管道監(jiān)檢的范圍二者不是等同的。5〕風(fēng)險(xiǎn)評估跟進(jìn)GB150，增加風(fēng)險(xiǎn)評估的內(nèi)容要求。6〕增加附錄A本次修訂時增加附錄A，混合介質(zhì)情況下介質(zhì)毒性與管道等級的劃分。該問題改變了許多設(shè)計(jì)人員的概念，操作難度也比較大，是2023版執(zhí)行的難點(diǎn)。因此，增加此附錄。1.5.3第二局部材料1〕產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)沒有像B31.3那樣明確給出表列材料和非表列材料等，也沒有對牌號不明材料、回收材料等給出規(guī)定。本次修改中將補(bǔ)充。2〕溫度上限同B31.3的處理，應(yīng)正確理解溫度上限的概念，應(yīng)考慮腐蝕影響，蠕變，剛度，工程意義。同時把B31.3附錄F關(guān)于材料的高溫限制寫入了正文，同時也增加了一些工程體會到里面。舉例：碳鋼石墨化的問題，合金鋼的珠光體球化問題，等等。3〕溫度下限同B31.3的處理，即碳鋼材料的溫度下限是變化的，與厚度、結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平有關(guān)；所謂的下限溫度是可以突破的，需要進(jìn)行評定；注意免除沖擊試驗(yàn)的條件，對于厚壁碳鋼材料，即使使用溫度高于零度，也要進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。但這里針對GB產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)修正了碳鋼的免除沖擊試驗(yàn)的曲線圖。舉例：20鋼與A106B的差異，16Mn與A333Gr.6的差異。4〕沖擊試驗(yàn)方法和驗(yàn)收準(zhǔn)那么同B31.3的處理，即沖擊試驗(yàn)溫度降低值，小尺寸試樣。橫向膨脹量，沖擊功與強(qiáng)度指標(biāo)有關(guān)。5〕增加附錄B本次修訂時增加附錄B，材料選用的補(bǔ)充規(guī)定。即添加腐蝕環(huán)境下材料的選用原那么。B31.3沒有類似的內(nèi)容，但此內(nèi)容又是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。1.5.4第三局部設(shè)計(jì)與計(jì)算與B31.3的內(nèi)容根本相同，下面僅介紹不同點(diǎn)及2023版的一些問題。1〕4.1.6條埋地管道。移到附錄H，同時附錄H增加管道布置的內(nèi)容，僅從平安角度提出要求。2〕4.2設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么。與B31.3比，三種情況〔具有壓力額定值的表列組件，沒有壓力額定值的表列組件，非表列組成件〕不明確，而且將B31.3中的著名的304.7.2條拆開了。此次修訂時將重新整理相關(guān)內(nèi)容。更詳細(xì)的內(nèi)容見4.4節(jié)。3〕4.2.4許用應(yīng)力。對B31.3的規(guī)定進(jìn)行了簡化，即摘用了GB150的做法，對四個強(qiáng)度指標(biāo)分別除以不同的平安系數(shù)，并取其最小值。但平安系數(shù)與GB150不同，與B31.3相同。舉例：針對強(qiáng)度極限的平安系數(shù)，B31.3取3，而GB150取2.7。4〕鋼管和管件。對GB/T8163和GB3087等的適用范圍進(jìn)行了限制，例如，不能用于GC1類管道。此條要求引起較低的質(zhì)疑聲音。解釋并舉例：摘用GB/T8163鋼管制造管件時引起的開裂問題。與B31.3相比，增加了法蘭、螺栓、墊片、閥門選用的內(nèi)容，更貼近工程應(yīng)用。5〕組件的壓力設(shè)計(jì)。與B31.3相比，法蘭的選用中增加了法蘭的當(dāng)量設(shè)計(jì)壓力。不適宜，此次修訂時擬取消。此次修訂擬增加大小頭的設(shè)計(jì)計(jì)算。與B31.3相比，支管補(bǔ)強(qiáng)同時給出了壓力面積法計(jì)算方法。此次修訂擬增加疲勞設(shè)計(jì)方法。6〕7.4管道支吊架。材料局部，對支吊架材料的要求給出的規(guī)定較少，此次修訂時擬增加。7〕增加附件A由于GB產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系中沒有對焊管件的制造標(biāo)準(zhǔn)，也沒有螺栓、高溫焊管的制造標(biāo)準(zhǔn)。因此此次修訂時以附錄的型式增加該內(nèi)容。8〕增加流體工況對管道組成件的制造要求。9〕增加流體工況對管道組成件的施工焊接要求。1.5.5第四局部制作、裝配和安裝1〕4.2條焊接工藝評定由于JB4708內(nèi)容偏少，故根據(jù)不同流體工況，增加焊評要求。解釋。2〕第5章管道組成件的檢查和驗(yàn)收取消機(jī)械性能、無損檢驗(yàn)等復(fù)檢。改變國內(nèi)固有的現(xiàn)場施工理念。解釋。3〕第7章焊接增加焊評內(nèi)容，增加焊接材料選用指南。4〕第9章裝配與安裝增加螺栓擰緊力矩。解釋。5〕其它多處適當(dāng)?shù)胤皆黾印爱?dāng)設(shè)計(jì)有要求時，應(yīng)按設(shè)計(jì)文件要求進(jìn)行〞。1.5.6第五局部檢驗(yàn)、檢查和試驗(yàn)1〕檢驗(yàn)范圍與B31.3相比，按GC1、GC2、GC3等，給出了不同的檢驗(yàn)比例，規(guī)定更細(xì)。1.5.7應(yīng)用中的疑難問題1〕含有毒介質(zhì)的管道等級劃分。GB5044關(guān)于介質(zhì)毒性劃分的問題。長時間作用與短時間作用的差異。舉例：1.0MPa蒸汽的危害性。2〕GB/T8163等不能用于GC1工況。解釋，舉例〔同1.5.4〕。3〕眾多施工標(biāo)準(zhǔn)〔GB50184、GB50235、GB50517等〕內(nèi)容的沖突與協(xié)調(diào)。舉例：無損檢驗(yàn)的比例。擬解決該問題的方法。4〕GB50316與GB/T20801的沖突與協(xié)調(diào)。2管道等級表2.1綜述管道材料工程師的工作內(nèi)容根底知識：根底性工程標(biāo)準(zhǔn)，尺寸標(biāo)準(zhǔn)，材料選用，公稱壓力等級確實(shí)定，管道組成件型式選用。核心任務(wù)：管道等級表/PIPINGCLASS。輔助任務(wù)：管段表/BOM〔BillOfMaterial〕，詢價書/MR〔MaterialRequisition〕，摘購料表/MTO〔MakeToOrder/MaterialTakeOff〕，訂貨技術(shù)要求/JS〔JOBSPECIFICATIONFORPURCHASE〕根底性工程標(biāo)準(zhǔn)核心詞：給管道設(shè)計(jì)定調(diào)〔包括建造準(zhǔn)那么、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系等〕。不宜多項(xiàng)選擇。更多內(nèi)容見第1章介紹。2.1.3見節(jié)介紹。2.1.4制造/產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)見節(jié)介紹，材料選用見第3章專題介紹。2.1.5見第4章介紹。2.1.6管道組成件型式見第5章和第6章介紹。2.2管道等級表2.2.1綜述1〕上述2.1節(jié)工作成果的集中表述。2〕直接影響管道的平安性和經(jīng)濟(jì)性。3〕編制原那么：適度的同類合并，減少管道組成件的規(guī)格類型，屬性描述完整，方便屬性的可追溯性，經(jīng)濟(jì)性。4〕管道等級表的內(nèi)容：縮寫詞，管道等級代號，閥門代號，等級索引，等級表，分支表，變徑表，閥門規(guī)格書〔DATASHEET〕2.2.2管道等級表范本及介紹1〕縮寫詞各工程公司編制，根本上為英文縮寫詞，但不同工程公司不完全一致，范本見縮寫詞.doc2〕管道等級代號各工程公司編制，包含壓力等級+材料+其它區(qū)別的序列號。舉例。3〕閥門代號當(dāng)摘用JB系列閥門時，選擇手冊或閥門廠的代號。當(dāng)摘用API閥門或新GB閥門時，由各工程公司編制閥門代號，差異較大。舉例。4〕等級索引類似于管道等級表的目錄，各工程公司的管道等級索引不盡相同。范本見管道等級索引.doc5〕管道等級表管道等級表正文。內(nèi)容及解釋。范本見管道等級表.doc6〕閥門規(guī)格書與等級表配合。當(dāng)出版閥門規(guī)格書時，管道等級表中的閥門描述可摘用短描述。否那么，應(yīng)給出長描述，給出所有主特征參數(shù)。范本見閥門規(guī)格書.doc2.3其它2.3.1綜述除了上述的主要任務(wù)外，管道材料工程師還要編制或合作編制以下文件，但不限于這些文件：1〕管段表/BOM〔BillOfMaterial〕2〕詢價書/MR〔MaterialRequisition〕3〕摘購料表/MTO〔MakeToOrder/MaterialTakeOff〕4〕訂貨技術(shù)要求/JS〔JOBSPECIFICATIONFORPURCHASE〕2.3.2管段表/BOM管段表是針對每根管道所用的所有管道組成件的明細(xì)表，用于材料匯總，并作為管道施工的依據(jù)。管段表中的管道組成件的描述應(yīng)與管道等級表一致。管段表一般由配管工程師編制，但描述來自等級表。當(dāng)摘用PDS或PDMS制圖時，可由繪圖軟件自動生成。范本略。2.3.3詢價書/MR它是一個與摘購有關(guān)的程序文件，主要表達(dá)了摘購詢價的一些根本信息和要求，包括工程信息、報(bào)價要求、投標(biāo)技術(shù)文件組成要求等。有些工程公司或用戶習(xí)慣于把報(bào)價的商務(wù)要求也放在詢價書中。詢價書一般由摘購工程師編制，但其中的技術(shù)核心內(nèi)容由材料工程師提出或參與編制。一般情況下，詢價書主要包括以下幾個局部的內(nèi)容：1〕工程信息；2〕適用范圍；3〕供貨范圍；4〕文件列表；5〕執(zhí)行順序；6〕投標(biāo)技術(shù)文件組成要求；7〕中間技術(shù)文件要求；8〕交貨技術(shù)文件要求；9〕其它要求；10〕附件。范本略。2.3.4摘購料表/MTO它是管道組成件摘購的根底技術(shù)文件，是將需求的管道組成件進(jìn)行分類匯總并給出管道組成件的類型、尺寸、壓力等級、主體材料、需求數(shù)量等根本信息的一個文件。管道組成件摘購料表一般由管道材料工程師編制。既然是用于摘購的文件，那么分類的方法和編排要便于摘購。裝置中摘用的管道元件類型很多，包括管子、管件、閥門、法蘭、螺栓、墊片、管道設(shè)備、支吊架、隔熱材料、防腐材料等。就鋼管來說，按加工方法劃分又分為無縫鋼管和焊接鋼管等，按材料劃分又分為不銹鋼、合金鋼、碳鋼、非金屬材料等。不同類型的管道元件，甚至相同的管道元件但制造方法不同，或應(yīng)用的材料不同，可能是由不同的生產(chǎn)商生產(chǎn)的。就摘購來說，每一個摘購包的產(chǎn)品應(yīng)盡可能是由單一的制造商能夠生產(chǎn)的，以便于摘購、生產(chǎn)、監(jiān)檢和運(yùn)輸?shù)确矫娴暮贤卫怼７侗韭浴?.3.5訂貨技術(shù)要求/JS在很多情況下，工程摘購技術(shù)規(guī)定〔訂貨技術(shù)要求〕是不可或缺的輔助摘購技術(shù)文件，這是因?yàn)?，管道組成件料表和/或閥門數(shù)據(jù)表有時候還缺乏以或不便于對某些摘購技術(shù)要求進(jìn)行更詳細(xì)的表達(dá)，例如，引用標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用的環(huán)境條件、設(shè)計(jì)要求、制造要求、檢查試驗(yàn)要求、包裝和標(biāo)記要求、技術(shù)文件要求等。因此，對于大型工業(yè)工程或要求較高的工業(yè)工程，通常都會把料表〔MTO〕、閥門數(shù)據(jù)表〔DS〕、工程摘購技術(shù)規(guī)定〔JS〕和詢價書〔MR〕組成一個完整的摘購詢價技術(shù)文件。對于拾余補(bǔ)缺的摘購情況，或數(shù)量較少、品種簡單的摘購，也可以對上述的文件進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜∩?。關(guān)于閥門工程摘購技術(shù)規(guī)定的編制，并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，各個工程公司、設(shè)計(jì)院或用戶都有自己的習(xí)慣和格式化做法，但大同小異。總體來說，常規(guī)的關(guān)于閥門的工程摘購技術(shù)規(guī)定包括以下內(nèi)容，但不限于這些內(nèi)容：1〕適用范圍；2〕引用標(biāo)準(zhǔn)；3〕應(yīng)用環(huán)境條件；4〕設(shè)計(jì)要求；5〕制造要求；6〕檢查試驗(yàn)要求；7〕標(biāo)記和包裝；8〕技術(shù)文件要求；9〕其它要求；10〕附錄。范本略。3管道材料選用3.1材料的根本性能機(jī)械性能1〕強(qiáng)度指標(biāo)：強(qiáng)度極限σb，屈服極限σs，持久極限σD〔100000小時斷裂平均值〕，蠕變極限σn〔0.01%延伸率/1000小時〕。相關(guān)問題：直接作為計(jì)算參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)許用應(yīng)力及平安系數(shù)。舉例：關(guān)于σ0.2和σ1.0；2〕塑性指標(biāo)：延伸率〔δ5和δ10值〕，斷面收縮率Ψ，非直接計(jì)算參數(shù)。舉例：碳鋼和不銹鋼的延伸率，14%延伸率的韌性材料界限；3〕彈性指標(biāo)：彈性模量E。用于結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算參數(shù)；4〕韌性指標(biāo)：沖擊功Ak。非直接計(jì)算參數(shù)，但作為材料脆性轉(zhuǎn)變的一個重要判據(jù)；5〕硬度：反映材料對局部塑性變形的抗力及材料的耐磨性。主要用于加工變形剩余應(yīng)力和焊接剩余應(yīng)力存在程度的判斷。舉例：某裝置用不銹鋼管件的斷裂，某裝置冷氫管道開裂。硬度與抗拉強(qiáng)度的近似關(guān)系：低碳鋼：σb=0.36HB高碳鋼：σb=0.34HB調(diào)質(zhì)合金鋼：σb=0.325HB3.1.2化學(xué)性能包括耐腐蝕性、高溫下的組織穩(wěn)定性等。舉例：硫腐蝕、醋酸腐蝕等。物理性能包括導(dǎo)電性、熱漲率等?？杉庸ば阅馨ㄨT造性能、鍛造性能、機(jī)加工性能、焊接性能等。舉例：321材料的鑄造，滲鋁材料的焊接性能。經(jīng)濟(jì)性能包括材料的性能本錢、制造本錢、安裝本錢等。3.2常用材料類型及特點(diǎn)1〕普通碳素鋼/GB/T700鐵碳合金。五大元素：鐵、錳、硅、硫、磷。普通碳素鋼與優(yōu)質(zhì)碳素鋼相比，由于它的有害雜質(zhì)元素S、P含量相對較高，綜合機(jī)械性能和耐蝕性較差，故不宜用在較重要的場合，但普通碳素鋼價格廉價，故工程上常用于各種鋼構(gòu)架、支吊架等，而流體輸送管道上使用時常給與一定的限制。2〕優(yōu)質(zhì)碳素鋼/GB/T699鐵碳合金。五大元素：鐵、錳、硅、硫、磷。優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的有害雜質(zhì)元素S、P比普通碳素鋼低，不僅如此，二者的冶煉方法也多有不同，普通碳素鋼多用本錢最低的轉(zhuǎn)爐冶煉，而優(yōu)質(zhì)碳鋼那么摘用平爐或純氧頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉，脫氧較好，雜質(zhì)含量較低，故其綜合機(jī)械性能、耐蝕性等均優(yōu)于普通碳素鋼。優(yōu)質(zhì)碳素鋼與高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼相比，價格不高，故這類鋼是工程上應(yīng)用最廣泛的碳素鋼。3〕低合金鋼/GB/T1591鐵碳合金+錳。五大元素：鐵、錳、硅、硫、磷。強(qiáng)度和耐溫性能優(yōu)于碳素鋼。ASTM無此分類。舉例：16Mn材料〔略〕。4〕合金鋼/GB/T3077為了提高鋼的通過有意識地向碳素鋼中參加一些合金元素，可顯著改變并獲得期望的機(jī)械性能、工藝性能或物理化學(xué)性能，由此得到的鋼就叫合金鋼。常見合金元素：錳〔Mn〕、鉻〔Cr〕、鉬〔Mo〕、釩〔V〕、硅〔Si〕、鋁〔Al〕等。舉例：常見合金元素對材料性能的影響〔略〕。舉例：關(guān)于1Cr、2Cr、5Cr、9Cr鋼及應(yīng)用。5〕不銹鋼及耐熱鋼/GB/T1220和GB/T1221奧氏體不銹鋼由于有較多的合金元素，又具有單一的奧氏體組織，故它具有較好的抗腐蝕性能和高溫使用性能。工程上，奧氏體不銹鋼常用于多種腐蝕工況和高溫工況。問題與舉例：304、304L、316、316L、321、321H、347、347H、310奧氏體不銹鋼如何區(qū)別選用〔重點(diǎn)〕。3.3高溫對材料選用的影響高溫機(jī)械型破壞高溫下金屬材料的機(jī)械性能變化。見以下列圖：屈服極限的陡降點(diǎn)。注意高溫下機(jī)械性能的工程意義〔舉例見1.4.4節(jié)〕。高溫下金屬材料機(jī)械破壞的主要型式：1〕蠕變：定義，防范措施。舉例：P92的高溫?cái)?shù)據(jù)與低溫?cái)?shù)據(jù)關(guān)系，蠕變試驗(yàn)；2〕應(yīng)力松弛：定義，防范措施〔補(bǔ)償〕。舉例：高溫螺栓的應(yīng)力松弛問題；3〕熱疲勞：理論〔溫度梯度和內(nèi)應(yīng)力〕。一般情況下由于熱疲勞多數(shù)與機(jī)械疲勞共同作用，故這里略。高溫冶金不穩(wěn)定型破壞在高溫下，由于金屬原子的活動能力加強(qiáng)，會引起金屬結(jié)構(gòu)組織上的一系列變化，從而導(dǎo)致材料的性能變化，這樣的變化有時可直接導(dǎo)致構(gòu)件的破壞，有時那么成為構(gòu)件其它破壞型式的誘因。這種金屬組織隨環(huán)境而變化的特性叫做冶金不穩(wěn)定性。1〕再結(jié)晶：對于變形加工或焊接構(gòu)件，當(dāng)沒有進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚頃r，或所摘取的熱處理〔如固溶處理〕不能得到常溫平衡組織時，會在金屬內(nèi)殘留一些不穩(wěn)定的畸形結(jié)構(gòu)或組織。在高溫下，這些畸形組織會因原子得到能量而使金屬發(fā)生再結(jié)晶，或形成新的相結(jié)構(gòu)。在外力的作用下，這樣的再結(jié)晶過程會發(fā)生不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)突變，使金屬構(gòu)件在再結(jié)晶過程中承載能力降低，甚至導(dǎo)致金屬構(gòu)件的強(qiáng)度破壞。同樣，在足夠高的溫度下，會使一些材料的細(xì)小晶粒發(fā)生長大，而粗大的晶粒組織本身就表現(xiàn)出較差的綜合機(jī)械性能。如果這樣的晶粒長大過程發(fā)生在有較大外力的情況下，也會引起構(gòu)件的破壞。舉例：高溫吊架的焊接，H級不銹鋼的晶粒度控制。2〕金屬間的原子遷移及集聚：在高溫環(huán)境下，金屬內(nèi)某些過飽和的原子或遷移能力較強(qiáng)的元素會因獲得能量而發(fā)生遷移并可能發(fā)生集聚，某些微量元素也會發(fā)生遷移或從晶內(nèi)析出，不穩(wěn)定的化合物會發(fā)生分解以致改變了金屬的相機(jī)構(gòu)或組織，外界環(huán)境中的一些元素的滲入，等等。金屬在高溫下發(fā)生的所有這些變化都會對其性能帶來一些影響，或者導(dǎo)致金屬材料的強(qiáng)度下降，或者導(dǎo)致材料的韌性下降，或者導(dǎo)致材料抗腐蝕性能下降。舉例：碳鋼、低合金鋼的石墨化〔425/427℃〕。珠光體的球化〔P11/540℃〕。鉻鉬合金鋼的回火脆性〔400℃金屬間的相沉淀在高溫環(huán)境下，隨著金屬內(nèi)一些原子的遷移，會形成一些次生相，如奧氏體高溫合金在高溫下形成的相、相及拉氏相等拓?fù)涿芘畔唷４祟惔紊嘤袝r是彌散在原組織內(nèi)，有些那么沉淀在微觀空穴內(nèi)或晶界上，對金屬的性能將產(chǎn)生一定的影響，或者導(dǎo)致金屬材料的抗蠕變性能下降，或者導(dǎo)致材料的韌性下降，或者導(dǎo)致材料抗腐蝕性能下降，等等。舉例：鐵素體不銹鋼的475℃脆性〔350℃550℃，復(fù)雜的鉻-磷化合物，二次鐵素體〕。高溫高合金鋼的σ相脆性〔540℃~900℃，σ高溫化學(xué)不穩(wěn)定型破壞就腐蝕的動力學(xué)來說，溫度是導(dǎo)致金屬腐蝕的一個重要因子，特別是高溫下，金屬元素更加活潑，因此，金屬的高溫腐蝕更是嚴(yán)重。就高溫環(huán)境來說，有時是金屬在高溫下直接與腐蝕介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反響而引起金屬的失效，有些那么是金屬在高溫下金屬表現(xiàn)出來的冶金不穩(wěn)定性、化學(xué)不穩(wěn)定性和機(jī)械性能變化的交互作用的結(jié)果而引起構(gòu)件的失效。產(chǎn)生高溫-化學(xué)不穩(wěn)定型破壞的型式很多，常見的有：金屬在高溫氧環(huán)境中的腐蝕，金屬在高溫化學(xué)介質(zhì)〔酸、堿、鹽〕環(huán)境中的腐蝕，金屬在高溫環(huán)境中由于發(fā)生冶金不穩(wěn)定性而在高溫或非高溫下發(fā)生的腐蝕，金屬在高溫環(huán)境中與低熔點(diǎn)金屬接觸而產(chǎn)生的物理腐蝕，等等。舉例：鍋爐給水的氧腐蝕。燒焦管道的氧腐蝕。高溫硫腐蝕。高溫氫腐蝕。某制氫轉(zhuǎn)化爐的爐管開裂。常用材料的溫度限制不考慮腐蝕因素的情況下的溫度限制材料使用溫度10、20-20℃～16Mn-40℃～09Mn2V-70℃～12CrMo≤52515CrMo≤5501Cr5Mo≤600低碳奧氏體不銹鋼〔0Cr18Ni9、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni10Ti等〕-196℃～超低碳奧氏體不銹鋼〔00Cr19Ni10〕-196℃～超低碳奧氏體不銹鋼〔00Cr17Ni14Mo2〕-196℃～0Cr25Ni20≤8鋁及防銹鋁合金-200℃～3.4低溫對材料選用的影響相關(guān)的概念1〕低溫脆性及脆斷：電子云團(tuán)活動直徑，原子勢能，宏觀表現(xiàn)為強(qiáng)度升高、韌性下降。舉例：低溫下的許用應(yīng)力取值解釋；2〕脆性轉(zhuǎn)變溫度及沖擊功：材料由韌性材料轉(zhuǎn)變成脆性材料的臨界溫度。沖擊功與沖擊韌性的概念，裂紋形成功和裂紋擴(kuò)展功，沖擊功與材料強(qiáng)度有關(guān)。舉例：不同溫度下的沖擊功取相同的評定值解釋。按鋼級給出沖擊功評定指標(biāo)；3〕影響材料沖擊功的因素：除材料和使用溫度外，還有材料厚度、應(yīng)力水平、材料缺陷。舉例：ASMET8委員會的試驗(yàn)結(jié)論。材料缺陷的限制。GB/T20801應(yīng)用時應(yīng)注意的問題1〕最低使用溫度和免沖擊試驗(yàn)溫度的關(guān)系：可能不發(fā)生脆性轉(zhuǎn)變，可保證不發(fā)生脆性轉(zhuǎn)變。舉例：碳鋼材料的溫度下限。奧氏體不銹鋼的溫度下限與免沖擊試驗(yàn)的溫度下限關(guān)系；2〕免除沖擊試驗(yàn)的條件因素：用曲線表示的厚度影響，用曲線和數(shù)據(jù)表表示的應(yīng)力水平的影響，小尺寸試樣的影響，焊接因素的影響，熱處理、元素等方面的影響。舉例同上；3〕其它注意問題：小尺寸沖擊試樣的溫度降量，用側(cè)向膨脹量作為不銹鋼的評定值。舉例：解釋沖擊功和側(cè)向膨脹量對不銹鋼韌性評定的差異〔奧氏體不銹鋼冷變形后的韌性表現(xiàn)，16%應(yīng)變下的表現(xiàn)數(shù)據(jù)〕。3.5介質(zhì)對材料選用的影響介質(zhì)的易燃、易爆對材料選用的影響GB50160給出的定義。危害性，風(fēng)險(xiǎn)控制級別，質(zhì)量要求。舉例：石油液化氣〔比空氣重，爆炸下限低，遇明火爆炸而不是燃燒〕。介質(zhì)的毒性對選材的影響GB5044給出的定義，危害性，質(zhì)量要求。參見1.5.7條內(nèi)容。舉例：重慶氣田的硫化氫介質(zhì)泄漏。介質(zhì)的腐蝕性對選材的影響對工業(yè)生產(chǎn)裝置來說，有近半數(shù)的管子選材取決于介質(zhì)的腐蝕性。腐蝕對材料選擇影響的復(fù)雜性，可作為專題。舉例：1〕氫氣介質(zhì)環(huán)境下的材料選用；2〕硫化物介質(zhì)環(huán)境下的材料選用；3〕石油酸環(huán)境下的材料選用；4〕堿介質(zhì)環(huán)境下的材料選用；5〕各種無機(jī)酸環(huán)境下的材料選用；6〕含氯離子環(huán)境下的材料選用；7〕尿素介質(zhì)環(huán)境下的材料選用。潔凈要求對材料選用的影響舉例：食品管道，醫(yī)藥管道，粉料輸送管道。帶固體顆粒的介質(zhì)對材料選用的影響磨蝕。舉例：SECCO苯乙烯一條含固體顆粒的管道。其它方面的影響舉例：高壓氧氣管道。見表3.表3.工程合金最小厚度不受限壓力*黃銅合金未指定21MPa(3000psig)鈷合金鎢鉻鈷合金6未指定3.6MPa(500psig)鎢鉻鈷合金6B未指定3.6MPa(500psig)銅未指定21MPa(3000psig)銅鎳合金未指定21MPa(3000psig)鐵鑄件，非不銹型灰鑄鐵3.18mm(0.125")0.27MPa(25psig)球墨鑄鐵3.18mm(0.125")0.45MPa(50psig)耐蝕鎳型D23.18mm(0.125")2.2MPa(300psig)鐵鑄件，不銹型CF-3/CF-8,CF-3M/CF-8M,CG-8M3.18mm(0.125")1.4MPa(200psig)CF-3/CF-8,CF-3M/CF-8M,CG-8M6.35mm(0.250“)2.0MPa(290psig)CN-7M3.18mm(0.125")2.6MPa(375psig)CN-7M6.35mm(0.25")3.6MPa(500psig)鎳合金耐鹽酸鎳基合金C-276未指定5.3MPa(750psig)鉻鎳鐵合金600未指定6.9MPa(1000psig)鉻鎳鐵合金6253.18mm(0.125")8.7MPa(1250psig)鉻鎳鐵合金X-750未指定6.9MPa(1000psig)蒙乃爾合金400未指定21MPa(3000psig)蒙乃爾合金K-500未指定21MPa(3000psig)鎳200未指定21MPa(3000psig)不銹鋼，精制304/304L,316/316L,321,3473.18mm(0.125")1.4MPa(200psig)304/304L,316/316L,321,3476.35mm(0.250")2.0MPa(290psig)Carpenter鎳鉻合金鋼20Cb-33.18mm(0.125")2.6MPa(375psig)4103.18mm(0.125")1.8MPa(250psig)4303.18mm(0.125")1.8MPa(250psig)X3鎳鉻鉬13-43.18mm(0.125")1.8MPa(250psig)17-4PH(老化)3.18mm(0.125")2.2MPa(300psig)錫青銅未指定21MPa(3000psig)3.6材料選用原那么根本原那么1〕滿足操作條件的要求；2〕滿足材料加工工藝和工業(yè)化生產(chǎn)的要求；3〕符合既使用又經(jīng)濟(jì)的要求。普通碳素鋼的應(yīng)用限制1〕沸騰鋼應(yīng)限用在設(shè)計(jì)壓力≤0.6MPa，設(shè)計(jì)溫度為0℃～2502〕鎮(zhèn)靜鋼應(yīng)限用在設(shè)計(jì)溫度為0℃～400℃范圍內(nèi)。當(dāng)它用于有應(yīng)力腐蝕開裂敏銳的環(huán)境時，本體硬度應(yīng)不大于HB160，焊縫硬度應(yīng)不大于HB200，且焊縫硬度不大于本體硬度的120%。3〕用于壓力管道的沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼，其含碳量不得大于0.24%。優(yōu)質(zhì)碳素鋼的應(yīng)用限制1〕在均勻腐蝕介質(zhì)環(huán)境下工作時，應(yīng)根據(jù)腐蝕速率、使用壽命等進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，如果核算結(jié)果證明選用碳素鋼是適宜的，應(yīng)給出足夠的腐蝕余量；2〕在有應(yīng)力腐蝕開裂傾向的環(huán)境中工作時，應(yīng)進(jìn)行焊后應(yīng)力消除熱處理，熱處理后的焊縫硬度不得大于HB200。錳鋼〔如16Mn〕不宜用于有應(yīng)力腐蝕開裂傾向的環(huán)境中；3〕碳素鋼在427℃及以上溫度下長期工作時，其碳化物有轉(zhuǎn)化為石墨的可能性，因此限制其最高工作溫度不得超過427℃〔有的標(biāo)準(zhǔn)如鍋爐標(biāo)準(zhǔn)那么規(guī)定該溫度為4〕臨氫操作時，應(yīng)考慮發(fā)生氫損傷的可能性。5〕含碳量大于0.24%〔0.25%，0.3%〕的碳鋼不宜用于焊連接的管子及其元件；6〕用于低溫、高壓臨氫、交變載荷情況下的碳素鋼材料宜是經(jīng)過爐外精煉的材料。鉻鉬合金鋼1〕碳鉬鋼(C-0.5Mo)在468℃溫度下長期工作時，其碳化物有轉(zhuǎn)化為石墨的傾向，因此限制其最高長期工作溫度不超過4682〕在均勻腐蝕環(huán)境下工作時，應(yīng)根據(jù)腐蝕速率、使用壽命等進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，同時給出足夠的腐蝕余量；3〕臨氫操作時，應(yīng)考慮發(fā)生氫損傷的可能性；4〕在高溫H2+H2S介質(zhì)環(huán)境下工作時，應(yīng)根據(jù)Nelson曲線和Couper曲線確定其使用條件；5〕應(yīng)防止在有應(yīng)力腐蝕開裂的環(huán)境中使用；6〕在400℃～7〕鉻鉬合金鋼一般應(yīng)是電爐冶煉或經(jīng)過爐外精煉的材料。不銹鋼及耐熱鋼1〕含鉻12%以上的鐵素體和馬氏體不銹鋼在400℃～550℃溫度區(qū)間內(nèi)長期工作時，應(yīng)考慮防止475℃回火脆性破壞，這個脆性表現(xiàn)為室溫下材料的脆化。因此，在應(yīng)用上述不銹鋼時，應(yīng)將其彎曲應(yīng)力、振動和沖擊載荷降到敏銳載荷以下，或者不在4002〕含鉻16%以上的高鉻不銹鋼和含鉻18%以上的高鉻鎳不銹鋼在540℃～900℃溫度區(qū)間長期工作時，應(yīng)考慮防止發(fā)生σ相析出，從而引起室溫下材料的脆化和高溫下材料蠕變強(qiáng)度的下降。這種現(xiàn)象可以通過將其加熱至1000℃以上進(jìn)行退火處理來消除。有資料指出，σ相析出一般發(fā)生在鐵素體不銹鋼中，對于奧氏體不銹鋼，只要控制其鐵素體含量〔一般為33〕奧氏體不銹鋼在加熱冷卻的過程中，經(jīng)過540℃～900℃溫度區(qū)間時，應(yīng)考慮防止產(chǎn)生晶間腐蝕傾向。當(dāng)有復(fù)原性較強(qiáng)的腐蝕介質(zhì)存在時，應(yīng)選用穩(wěn)定型〔含穩(wěn)定化元素Ti和Nb〕或超低碳型〔C<0.034〕不銹鋼在接觸濕的氯化物等介質(zhì)時，有應(yīng)力腐蝕開裂和點(diǎn)蝕的可能；5〕奧氏體不銹鋼與鉛、鋅或它們的化合物在其溶點(diǎn)溫度以上接觸時，有晶間腐蝕破壞的敏銳性；6〕奧氏體不銹鋼使用溫度超過525℃時，其含碳量應(yīng)大于0.04%4管道組成件壓力設(shè)計(jì)4.1載荷類型壓力載荷內(nèi)壓、外壓或最大壓差〔設(shè)計(jì)壓力應(yīng)與對應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為荷載條件〕。內(nèi)壓是單體管道組成件和管系應(yīng)力都要應(yīng)用的載荷條件，而外壓主要為單體管道組成件的壓力設(shè)計(jì)條件，特別是大直徑管道組成件的壓力設(shè)計(jì)；重力荷載1〕管道組成件、隔熱材料以及由管道支承的其他重力荷載。如閥門自重、小型設(shè)備自重、儀表元件自重等。該載荷主要應(yīng)用與管系的力學(xué)計(jì)算；2〕流體重量〔包括液壓試驗(yàn)〕以及寒冷地區(qū)的冰、雪重量。舉例：南方的凍雨導(dǎo)致的輸電電線超載。該載荷主要應(yīng)用與管系的力學(xué)計(jì)算。動力荷載1〕風(fēng)荷載。一般為管系力學(xué)計(jì)算用；2〕地震荷載。一般為管系力學(xué)計(jì)算用，但引起的附加力/力矩將用于重要閥門、管道組成件的強(qiáng)度校核。舉例：主蒸汽隔離閥；3〕流體流動導(dǎo)致的沖擊、壓力波動和閃蒸等；4〕由機(jī)械、風(fēng)或流體流動引起的振動；5〕流體排放反力。溫度荷載1〕溫度變化時因管道約束產(chǎn)生的荷載；2〕因溫度劇變或分布不均勻產(chǎn)生的溫差應(yīng)力，如厚壁管或流體分層流動可能導(dǎo)致的溫差應(yīng)力；3〕溫度變化時因膨脹系數(shù)不同所產(chǎn)生的荷載，如雙金屬管、夾套管、非金屬襯里管等；端點(diǎn)位移引起的荷載管道支吊架或管道連接設(shè)備發(fā)生位移時引起的荷載。4.2許用應(yīng)力及強(qiáng)度準(zhǔn)那么力學(xué)設(shè)計(jì)的概念利用各種規(guī)那么建立一個S≤SA，S為廣義計(jì)算壓力值，SA為廣義許用應(yīng)力值。S可以是單一性質(zhì)的應(yīng)力值，也可以是組合的應(yīng)力值，也可以是不同性質(zhì)產(chǎn)生的應(yīng)力值。舉例：簡單拉伸應(yīng)力，按強(qiáng)度理論推出的組合應(yīng)力，位移應(yīng)力，疲勞應(yīng)力等。SA為對于與上述不同應(yīng)力值的判斷比照值，根據(jù)一定的規(guī)那么給出。舉例：根本許用應(yīng)力和平安系數(shù)，許用應(yīng)力幅〔許用位移應(yīng)力值〕，疲勞強(qiáng)度等。持續(xù)載荷情況下的強(qiáng)度準(zhǔn)那么1〕內(nèi)壓，拉應(yīng)力：S≤[St]。[St]為計(jì)算溫度下的許用拉伸應(yīng)力；2〕內(nèi)壓或重力載荷，剪應(yīng)力：S≤0.8[St]。[St]為計(jì)算溫度下的許用拉伸應(yīng)力；3〕重力載荷，壓應(yīng)力：S≤1.6[St]。[St]為計(jì)算溫度下的許用拉伸應(yīng)力；4〕外壓，滿足穩(wěn)定性要求，且S≤[St]。[St]為計(jì)算溫度下的許用拉伸應(yīng)力；5〕內(nèi)壓+位移應(yīng)力：S≤[SII]。[SII]為計(jì)算溫度下的許用應(yīng)力幅；6〕交變載荷的應(yīng)力：S≤[SA]。[SA]為計(jì)算溫度下的疲勞極限；暫時載荷情況下的強(qiáng)度準(zhǔn)那么1〕按相關(guān)規(guī)那么作為一種工況計(jì)入持續(xù)載荷的計(jì)算中；2〕每次變動時間不超過10h,且每年累計(jì)變動時間不超過100h，計(jì)算應(yīng)力可超過許用值的1.33倍；3〕每次變動時間不超過50h,且每年累計(jì)變動時間不超過500h，計(jì)算應(yīng)力可超過許用值的1.2倍。4〕舉例：平安閥放空管道的壓力變化。反響系統(tǒng)的瞬時飛溫。4.3標(biāo)準(zhǔn)管道組成件具有溫度-壓力額定值的管道組成件此類管道組成件包括法蘭、閥門等。按相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)給出的P-T表選擇。但應(yīng)注意：1〕當(dāng)量設(shè)計(jì)壓力。2〕對高度危害介質(zhì)的最小壓力等級限制。舉例：丙烯晴管道的最小法蘭壓力等級。直管按上述的強(qiáng)度準(zhǔn)那么計(jì)算確定。但應(yīng)注意以下幾個方面：1〕注意腐蝕速率應(yīng)用的準(zhǔn)確性。舉例：權(quán)威數(shù)據(jù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)，檢測數(shù)據(jù)；2〕就近上靠到標(biāo)準(zhǔn)系列值，但有特例。舉例：無縫鋼管的成形與壁厚系列的關(guān)系。標(biāo)準(zhǔn)管件許用壓力值的概念及應(yīng)用。目前國內(nèi)存在的問題。國外的常用做法。4.4非標(biāo)準(zhǔn)管道組成件幾種壓力設(shè)計(jì)方法：1〕數(shù)學(xué)分析方法。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)〔比方GB/T20801-3和ASMEB31.3第304節(jié)〕給出了許多數(shù)學(xué)分析方法。舉例：開孔補(bǔ)強(qiáng)常用的方法；2〕有限元分析方法。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如ASMEVIII卷、GB150等給出的規(guī)那么進(jìn)行計(jì)算和判斷。舉例：國外管件廠常用的方法；3〕驗(yàn)證性壓力試驗(yàn)方法。舉例：驗(yàn)證性試驗(yàn)方法的局限性和弊端；4〕實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析方法。費(fèi)時、費(fèi)力，用于非常特殊但又必須進(jìn)行精確壓力設(shè)計(jì)的場合。5管道組成件型式及選用5.1連接型式及選用5.1.1常用的焊接連接有對焊和承插焊之分。對焊是DN≥50的管道及其元件常用的一種連接型式。對于DN≤40的管子及其元件，因?yàn)樗谋诤褚话爿^薄，摘用對焊連接時錯口影響較大，容易燒穿，焊接質(zhì)量不易保證，故此時一般摘用承插焊連接。但以下幾種情況例外：1〕對于DN≤40、壁厚大于等于SCH160的管道及其元件，因其壁厚已比較厚，摘用對焊連接時前面所述的問題已不存在或表現(xiàn)已不顯著，故也常用對焊連接，畢竟對焊連接的接頭性能比承插焊〔角焊〕好，而且也便于內(nèi)部無損探傷。有關(guān)對焊與角焊的優(yōu)缺點(diǎn)比照將在第十章介紹；2〕有縫隙腐蝕介質(zhì)〔如氫氟酸介質(zhì)〕存在的情況下，即使DN≤40、壁厚≤SCH160，也摘用對焊連接，以防止縫隙腐蝕的發(fā)生。此時為了不至于因?yàn)楣茏雍凸芗谋诤裉《嘎┗驘?，在焊接施工時常摘用小焊絲直徑、小焊接電流的氬弧焊進(jìn)行焊接，而不用一般的電弧焊；3〕對潤滑油、封油管道等，當(dāng)摘用承插焊連接時，其接頭縫隙處易積存雜質(zhì)而對機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生不利影響，此時也應(yīng)摘用對焊連接。焊接方法同上；4〕對于復(fù)合、襯里管子和管件，也不能摘用承插焊連接。關(guān)于襯里管子和管件的連接方法見第三章第五節(jié)介紹；5〕粒料和粉料輸送管道，要求管道系統(tǒng)的流通通道比較光滑，故也不宜摘用承插焊連接；6〕劇烈循環(huán)工況條件，也不宜摘用承插焊連接。5.1.2螺紋連接也多用于DN≤40的管子及其元件之間的連接。它屬于可拆卸連接，常用于不宜焊接或需要可拆卸的場合。螺紋連接與焊接相比，其接頭強(qiáng)度低，密封性能差，因此在石油化工生產(chǎn)裝置的管道上使用時，常受以下條件的限制：1〕螺紋連接的管件應(yīng)摘用錐管螺紋；2〕螺紋連接不推舉用在大于200℃及低于-453〕螺紋連接不得用在劇毒介質(zhì)管道上；4〕螺紋連接不推舉用在可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕、縫隙腐蝕或由于振動、壓力脈動及溫度變化可能產(chǎn)生交變載荷的管道上；5〕螺紋連接不推舉用于潤滑油、封油、粉料輸送、粒料輸送等管道上；6〕用于可燃?xì)怏w管道上時，宜摘用密封焊進(jìn)行密封。錐管螺紋有55°錐管螺紋和60°錐管螺紋之分。兩種圓錐管螺紋不能互換。舉例說明。5.2鋼管5.2.11〕常用的碳素鋼無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)有GB/T8163、GB9948、GB6479、GB3087、GB5310五種標(biāo)準(zhǔn)。舉例：如何區(qū)別選用上述產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)；2〕常用的鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)有GB9948、GB6479、GB5310共三個標(biāo)準(zhǔn)。舉例：如何區(qū)別選用上述產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)；3〕常用的不銹鋼無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)有GB/T14976、GB13296〔鍋爐、換熱器管〕、GB9948、GB5310共五個標(biāo)準(zhǔn)。舉例：如何區(qū)別應(yīng)用這些產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)；4〕常用的焊接鋼管標(biāo)準(zhǔn)有GB/T9711、GB/T12771等。缺少類似于ASTMA671、A672、A691標(biāo)準(zhǔn)。舉例：GB/T12771的應(yīng)用〔添加金屬和不添加金屬，雙面焊和單面焊，全長無損檢驗(yàn)和局部無損檢驗(yàn)，熱處理狀態(tài)供貨和非熱處理狀態(tài)供貨。I～VI級的選擇〕。5.2.21〕成形方法：在線連續(xù)卷制，UOE，JCOE，三輥成形。幾種不同成型方法的優(yōu)缺點(diǎn)。舉例：JCO在不銹鋼焊管成型中的應(yīng)用。國內(nèi)外主流鋼管制造商的成型方法；2〕焊接方法：ERW〔包括HFI〕，EFW〔包括SAW、DSAW、TIG、等離子等〕。幾種不同焊接方法的優(yōu)缺點(diǎn)。舉例：EFW和ERW的應(yīng)用。5.2.31〕熱成形：斜軋穿孔，連軋工藝、皮爾格軋制工藝、艾哈德頂管工藝、熱擠壓工藝等。幾種不同成型方法的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用。舉例：國內(nèi)外主流鋼管制造商的成型方法；2〕冷成形：冷軋，冷拔，皮爾格軋制。冷成型與熱成型的差異及應(yīng)用。舉例：冷成型的應(yīng)用限制。5.3管件及分支接頭5.3.1管件對焊管件，目前中國沒有真正的制造標(biāo)準(zhǔn)。GB/T20801擬補(bǔ)充相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。對焊管件壓力額定值的定義。5.3.2推制〔彎頭〕、擠壓〔三通，厚壁彎頭，大小頭〕、模壓〔小尺寸管件等〕、沖壓〔板焊管件，封頭〕、鍛造〔斜三通等〕、鑄造〔閥門〕等，影響制造/產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的選用。不同成型方法的優(yōu)缺點(diǎn)。5.3.31〕管道分支管道分支型式及三通的應(yīng)用COUPLING，O-LET，STUB-IN〔帶加強(qiáng)和不帶加強(qiáng)〕，三通。各種分支型式的特點(diǎn)及應(yīng)用。舉例：國內(nèi)外關(guān)于STUB-IN的應(yīng)用習(xí)慣，補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算軟件的應(yīng)用。2〕其它〔略〕。5.4法蘭及法蘭接頭5.4.11〕根本概念兩種失效方式：機(jī)械失效，密封失效。解決法蘭自身力學(xué)的設(shè)計(jì)問題是必須條件，但不是法蘭完好設(shè)計(jì)的充分條件。實(shí)際失效案例以后者居多。機(jī)械失效：強(qiáng)度和剛度，兩種計(jì)算方法〔watzz法和tyler法〕，標(biāo)準(zhǔn)法蘭和非標(biāo)法蘭的應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)法蘭的公稱壓力余量及附加載荷的考量。舉例：歐美在法蘭設(shè)計(jì)方面的差異。密封失效：法蘭密封副的概念，通常將由法蘭、螺栓、墊片三者共同組成的連接密封結(jié)構(gòu)叫做密封副。它是一個靜不定結(jié)構(gòu)，其中，墊片是借助于螺栓的預(yù)緊載荷通過法蘭壓緊墊片，使墊片發(fā)生彈塑性變形，填充法蘭密封面與墊片間的微觀幾何間隙，增加介質(zhì)的流動阻力，阻止或減少介質(zhì)的泄漏，從而到達(dá)密封的目的。防密封失效應(yīng)將法蘭與螺栓、墊片一并考慮。應(yīng)用：常用〔80%〕和特例〔20%〕。2〕特征參數(shù)主要特征參數(shù)：法蘭材料〔一般為鍛件，與管道其它組成件的冶金兼容性〕，公稱壓力等級，連接型式，密封面型式。次要特征參數(shù)：接管壁厚，密封面光潔度/水線。3〕法蘭密封面：FF，RF，MF，TG，RJ/RTJ。不同密封面型式的優(yōu)缺點(diǎn)〔對密封比壓的影響，密封有效性，對價格的影響，對墊片更換的影響〕。工程應(yīng)用舉例見下表。4〕法蘭連接型式：SO，SW，THD，WN，LJ，不同連接型式的優(yōu)缺點(diǎn)。工程應(yīng)用舉例見下表。5〕常見法蘭密封面和連接方式的工程應(yīng)用〔常規(guī)選擇，80%問題〕5.4.2墊片1〕墊片的兩個特征參數(shù)墊片的預(yù)緊密封比壓〔y〕：指形成初始密封條件時，必須施加在墊片單位面積上的最小壓緊力；墊片系數(shù)〔m〕：指工作密封比壓σE與介質(zhì)操作壓力P的比值。其中，工作密封比壓〔σE〕是指在操作條件下發(fā)生臨界泄漏時，單位密封面上所具有的密封壓緊力。目前，法蘭密封副的設(shè)計(jì)，大多數(shù)是借助于墊片的預(yù)緊比壓〔y〕和墊片系數(shù)〔m〕來進(jìn)行的，認(rèn)為只要保證法蘭連接預(yù)緊時的單位壓緊壓力大于y值，操作時墊片上的剩余單位壓緊壓力〔即工作密封比壓〕大于m倍的介質(zhì)壓力，即可保證法蘭的密封。墊片的y和m是反映墊片性能的兩個重要參數(shù)，其數(shù)值與墊片的種類和材質(zhì)有關(guān)，m和y的值大說明墊片到達(dá)密封時需要更大的螺栓載荷。墊片的y和m在很多手冊或標(biāo)準(zhǔn)中都能查到，這里省略。2〕墊片的三個性能參數(shù)評判墊片好壞的性能指標(biāo)有三個，即壓縮率、回彈率和應(yīng)力松弛率。其中：壓縮率=〔T1—T2〕/T1×100%；回彈率=〔T3—T2〕/〔T1—T2〕×100%應(yīng)力松弛率=〔SK—SG〕/SK×100%〔注按GB/T12621之B法〕T1……墊片試樣在預(yù)緊載荷作用下的厚度，mm；T2……墊片試樣在總載荷作用下的厚度，mm；T3……墊片試樣在載荷減小到預(yù)緊載荷時的厚度，mm；SK……20℃時作用在墊片上的初始應(yīng)力，MPa；SG……試驗(yàn)后墊片上的剩余應(yīng)力，MPa。壓縮率反映墊片在壓緊時的變形能力，壓縮率大那么說明墊片填塞法蘭密封粗糙面的能力大。如果墊片的壓縮性能不好，它就不能有效地填充法蘭密封面的微孔間隙而保證良好的密封；回彈率反映墊片在卸載后恢復(fù)原有厚度的能力，回彈率大說明當(dāng)密閉系統(tǒng)有壓力波動時，墊片保持密封的性能好。如果墊片的回彈性能不好，它將不能在工作狀態(tài)下形成足夠的工作密封比壓以保證密封；應(yīng)力松馳率反映墊片在高溫壓緊狀態(tài)下，其彈性變形量轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃瘟康南鄬Υ笮　?yīng)力松馳率愈低，那么表示墊片在高溫壓緊狀態(tài)下，彈性變形轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃蔚牧坑?，說明墊片在長期高溫條件下，能保持較好的密封性。3〕常用墊片類型非金屬墊片：橡膠墊片，聚四氟乙烯墊片，包覆墊片。特點(diǎn)：良好的壓縮率和回彈率，較大的應(yīng)力松弛率，耐溫性較差，強(qiáng)度較低，耐候性較差。引例：見后面的第5〕條；半金屬墊片：包覆墊片，纏繞式墊片，波齒墊片。特點(diǎn)介于非金屬墊片和金屬墊片之間。金屬墊片：金屬平墊片，橢圓形金屬墊片，八角形金屬墊片。特點(diǎn)：較小的壓縮率和回彈率，較小的應(yīng)力松弛率，耐溫性好，強(qiáng)度高，耐候性好。4〕常見墊片的工程應(yīng)用〔常規(guī)選擇，80%問題〕ANSI推舉的墊片使用范圍見以下列圖：5〕墊片選用時應(yīng)注意的其它問題〔特例，20%問題〕強(qiáng)度問題。舉例：某加氫裝置液位計(jì)的石墨墊片問題。PTFE的冷流問題。對介質(zhì)的適應(yīng)性問題，包括耐腐蝕性。舉例：苯對石棉橡膠板的溶脹作用。石墨材料在氧化性介質(zhì)和非氧化性介質(zhì)的耐溫性不同問題。對溫度的適應(yīng)性問題。非金屬材料的耐溫性與添加劑有關(guān)。應(yīng)咨詢制造商。與法蘭密封面的配合問題。舉例：纏繞式墊片的型式與應(yīng)用。國內(nèi)外關(guān)于八角墊與橢圓墊的應(yīng)用習(xí)慣差異。與螺栓材料的配合問題。見5.4.3節(jié)內(nèi)容。金屬墊片與法蘭硬度差的問題。通過熱處理或化學(xué)成分調(diào)整。工程應(yīng)用舉例：碳鋼法蘭用墊片，鉻鉬合金鋼法蘭用墊片，奧氏體不銹鋼法蘭用墊片。5.4.3螺栓/螺母1〕主要參數(shù)螺栓強(qiáng)度：高強(qiáng)度螺栓〔Re≥635MPa〕，中強(qiáng)度螺栓，低強(qiáng)度螺栓〔Re≤205MPa〕。特點(diǎn)〔脫絲，應(yīng)力松弛〕及應(yīng)用〔與法蘭密封面及墊片有關(guān)〕。舉例：國內(nèi)外的應(yīng)用習(xí)慣差異。螺栓型式：單頭螺栓，全螺紋螺柱，等長螺柱。特點(diǎn)及應(yīng)用〔擰緊力，應(yīng)力集中與蠕變，加工難易程度及費(fèi)用〕。舉例：國內(nèi)外的應(yīng)用習(xí)慣差異。螺母型式：薄型螺母，厚型螺母，特點(diǎn)及應(yīng)用〔h=0.25d計(jì)算載荷，與螺栓硬度差的問題〕。舉例：國內(nèi)外的應(yīng)用習(xí)慣差異。2〕常見螺栓的工程應(yīng)用〔常規(guī)選擇，80%問題〕3〕螺栓選用時應(yīng)注意的其它問題〔特例，20%問題〕螺栓強(qiáng)度對螺栓選用的影響：低強(qiáng)度螺栓的應(yīng)用限制〔CL.150/CL.300，-29℃～200℃〕。與墊片材料和型式有關(guān)。與法蘭的公稱壓力等級有關(guān)介質(zhì)溫度和壓力對螺栓選用的影響：材料韌性，低溫低壓和低溫高壓情況下的應(yīng)用差異，應(yīng)變硬化的控制。舉例，-196℃、CL1500法蘭接頭的螺栓選用；材料的耐溫性及蠕變特性，與法蘭的膨脹量差異，高溫低壓和高溫高壓情況下的應(yīng)用差異，彈性墊圈的應(yīng)用。舉例，苯乙烯高溫?zé)崃艿赖穆菟ㄟx用，超超臨界火電機(jī)組法蘭螺栓的材料選用〔GH132〕。介質(zhì)的腐蝕性對螺栓選用的影響：考慮介質(zhì)泄漏對材料的影響。舉例：濕硫化氫環(huán)境下的螺栓材料〔B7和B7M，熱處理及硬度的差異〕。鍍鎘的要求。法蘭材料對螺栓選用的影響：電偶腐蝕問題，滲碳問題。工程舉例。4〕其它螺栓載荷及應(yīng)用。GB/T20801將給出推舉的螺栓擰緊力矩。舉例：鋁制法蘭，PTFE墊片。6閥門選用6.1閥型選用根本原那么多數(shù)情況下，閥門選型應(yīng)是工藝系統(tǒng)專業(yè)考慮的事情。6.1.1工業(yè)生產(chǎn)裝置中的管道，根據(jù)工藝操作的需要，常常有關(guān)斷、流量調(diào)劑、超壓泄放保護(hù)等不同的動作要求，并通過管道上的閥門來實(shí)現(xiàn)。因此，閥門的選型應(yīng)首先滿足這樣的功能性要求。下面是一些工程例子，但不限于這些：1〕對于管道需要切換操作或隔斷的地方，例如泵、換熱器的進(jìn)出口，調(diào)劑閥的上下游及旁路，等等，應(yīng)設(shè)置關(guān)斷閥；2〕對于管道需要進(jìn)行流量調(diào)劑的地方，應(yīng)設(shè)置調(diào)劑閥。調(diào)劑閥往往與液位計(jì)、流量計(jì)、溫度計(jì)等進(jìn)行連鎖，以實(shí)現(xiàn)溫度、流量等方面的控制。如加熱爐出入口管道及燃料油、燃料氣管道；3〕對于可預(yù)見到管道有可能超壓的情況，應(yīng)在適當(dāng)位置設(shè)置平安泄壓閥或爆破片等。如多數(shù)承壓容器頂部管道；4〕對于為防止管道介質(zhì)因反常情況而回流的情況，應(yīng)在適當(dāng)位置設(shè)置止回閥。如幾乎所有泵出口，兩種介質(zhì)混合點(diǎn)，明火設(shè)備的可燃介質(zhì)人口管道。等等；5〕對于蒸汽管道，為防止凝聚水的產(chǎn)生進(jìn)而影響管道或設(shè)備的正常工作，應(yīng)在適當(dāng)?shù)牡胤皆O(shè)置疏水閥。6.1.2具有同樣功能的閥門，也有許多細(xì)分類型，并具有不同的特點(diǎn)。因此，在滿足功能要求的情況下，閥門的選型還要同時考慮其它因素的影響，包括閥門的流動特性、密封性等。下面是一些關(guān)于關(guān)斷類閥門的工程例子，但不限于這些：1〕對壓力降比較敏銳的介質(zhì)工況，宜選用流阻較小、流動特性較的閥門。例如，裝置中有許多低壓介質(zhì)管道、負(fù)壓管道、重力流管道等，都宜選用低壓力降閥門，且不宜選用帶彈簧復(fù)位的止回閥；2〕對流動狀態(tài)比較敏銳的介質(zhì)，宜選用流阻較小、流動特性好的閥門。例如，對于隨壓力波動而可能發(fā)生汽化的介質(zhì)工況，介質(zhì)流經(jīng)閥門時應(yīng)盡量較少紊流，以免介質(zhì)發(fā)生汽化而給操作帶來的不利影響；3〕對于高壓介質(zhì)工況，宜選用流阻較小、流動特性好的閥門。因?yàn)楦邏合?，介質(zhì)的流速較高，會造成更大的阻力降，從而增加生產(chǎn)裝置的操作本錢；4〕對于壓力呈高頻波動的介質(zhì)工況。例如，往復(fù)壓縮機(jī)和往復(fù)泵進(jìn)出口管道上的切斷閥，應(yīng)選擇流阻較小、流動特性好的閥門，除較少流體阻力并降低裝置的操作費(fèi)用外，而且可降低因壓力波動而產(chǎn)生的激振力，減緩管道的振動；5〕對于有特殊要求的介質(zhì)工況條件，閥門型式應(yīng)能適應(yīng)這樣的特殊要求。例如，有通球要求的長輸管道，閥門應(yīng)能滿足管道的通球要求；6〕粘度比較大的介質(zhì)，或粉料輸送管道，所選閥門不宜有使介質(zhì)滯留的死角，如閘閥的閥座槽等，以免介質(zhì)堵塞閥門的關(guān)閉件而使閥門失去應(yīng)有的功能；7〕危害性比較大的介質(zhì)，如GB/T5044定義的極度危害介質(zhì)，應(yīng)選擇密封性好的閥門。如波紋管閥、隔膜閥等；8〕受環(huán)境溫度的影響，可預(yù)見會發(fā)生汽化的介質(zhì)，不宜選用會形成密閉閥腔的閥門，或設(shè)置閥腔自動泄壓系統(tǒng)。6.1.3經(jīng)濟(jì)性對工業(yè)生產(chǎn)裝置建設(shè)來說是永遠(yuǎn)不可能撇開的考慮因素，閥門選型也不例外。閥門選用的經(jīng)濟(jì)性表達(dá)在兩個方面，其一是閥門本身的價格，其二是閥門對裝置運(yùn)行本錢的影響。例如，大直徑低中壓閥門，摘用蝶